DE102012112645B4

DE102012112645B4 - Boiler plant and method for heating a heat transfer fluid

Info

Publication number: DE102012112645B4
Application number: DE102012112645.3A
Authority: DE
Inventors: Udo Hellwig
Original assignee: Erk Eckrohrkessel GmbH
Current assignee: ERK ECKROHRKESSEL HOLDING GMBH, DE
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: DE102012112645A1

Abstract

Kesselanlage zur Verbrennung wenigstens eines Brennstoffes und zumindest anteiligen Übertragung der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme auf ein Wärmeübertragungsfluid (60), umfassend wenigstens eine Heizfläche (22), die einen Raum (50), der vom Wärme-übertragungsfluid (60) durchströmbar oder durchströmt ist, gegenüber einem Brennraum und/ oder einem Abgas-Abzugsraum (10) der Kesselaniage zumindest bereichsweise abgrenzt und zur Übertragung von bei der Verbrennung freigesetzter Wärme auf das Wärmeübertragungsfluid (60) eingerichtet ist, wobei die Heizfläche (22) an ihrer dem Brennraum und/ oder dem Abgas-Abzugsraum (10) zugewandten Seite eine Mehrzahl von strukturiert angeordneten konkaven Formelementen (23) aufweist, und wobei die Heizfläche (22) durch wenigstens ein Rohr (20) ausgebildet ist, das vom Wärmeübertragungsfluid (60) durchströmbar oder durchströmt ist, wobei das Rohr (20) an seiner Außenseite (21) die Mehrzahl von strukturiert angeordneten konkaven Formelementen (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (20) bzw. die Rohre (20) in einem Winkel von 90° zur Strömungsrichtung eines an der Heizfläche (22) abziehenden Abgases angeordnet sind und wobei die Querschnittsfläche eines konkaven Formelementes durch eine bogenförmige Kante sowie eine an die bogenförmige Kante angeschlossene gerade Kante begrenzt ist, wobei diese Kante in die Oberfläche übergeht, sodass das konvexe Formelement im Querschnitt die Form eines halben typischen Tropfenprofils hat.Boiler plant for combustion of at least one fuel and at least partially transferring the heat released during combustion to a heat transfer fluid (60), comprising at least one heating surface (22), which has a space (50) through which the heat transfer fluid (60) flows or flows , at least partially demarcated from a combustion chamber and / or an exhaust gas discharge space (10) of the Kesselaniage and for transmitting heat released during combustion is adapted to the heat transfer fluid (60), wherein the heating surface (22) at its the combustion chamber and / or the exhaust gas discharge chamber (10) facing side has a plurality of structured arranged concave mold elements (23), and wherein the heating surface (22) is formed by at least one tube (20) through which the heat transfer fluid (60) can be flowed through or through the tube (20) on its outer side (21), the plurality of structured arranged concave Moldings (23), characterized in that the tube (20) or the tubes (20) are arranged at an angle of 90 ° to the flow direction of the heating surface (22) deducting exhaust gas and wherein the cross-sectional area of a concave mold element by a arcuate edge and bounded to the arcuate edge straight edge is limited, said edge merges into the surface, so that the convex shaped element in cross-section has the shape of a half typical drop profile.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kesselanlage sowie ein Verfahren zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides mittels der erfindungsgemäßen Kesselanlage.The present invention relates to a boiler system and a method for heating a heat transfer fluid by means of the boiler system according to the invention.

Kesselanlagen und insbesondere Brennkessel weisen an ihren Heizflächen oftmals eine relativ starke Verschmutzung auf. Diese tritt insbesondere bei der Umsetzung von stark aschehaltigen Brennstoffen, wie zum Beispiel Müll und Biomassen sowie bei Abhitzenutzungen, wie bei metallurgischen Prozessen, auf. Es handelt sich dabei in der Regel um Ablagerungen an den Heizflächen, wie zum Beispiel Aschesinterungen, Sulfatisierungen der Erdalkalien oder der Kondensation von flüchtigen Aschekomponenten.Boiler systems and in particular combustion boilers often have relatively high levels of contamination on their heating surfaces. This occurs in particular in the implementation of highly ash-containing fuels, such as waste and biomass and Abhitzenutztungen, such as in metallurgical processes on. As a rule, these are deposits on the heating surfaces, such as ash sintering, sulfatization of alkaline earths or the condensation of volatile ash components.

Neben den jeweiligen Brennstoffeigenschaften hat außerdem die Konstruktion der Feuerung, die Heizflächenanordnung sowie der Verbrennungsablauf einen direkten Einfluss auf die Art und Intensität der Verschmutzung.In addition to the respective fuel properties, the design of the furnace, the heating surface arrangement and the combustion process also have a direct influence on the type and intensity of the pollution.

Mit zunehmender Verschmutzung ist ein Rückgang der Wärmeübertragungsrate durch die Heizfläche und damit eine Absenkung der Effizienz der Kesselanlage verbunden.With increasing pollution, a decrease in the heat transfer rate through the heating surface and thus a reduction in the efficiency of the boiler system is connected.

Um die Verschmutzungen an den Heizflächen zu entfernen, werden vielfältige Reinigungsverfahren eingesetzt, die zum Teil während des Betriebes der Kesselanlage oder auch außerhalb der Betriebszeiten der Kesselanlage durchgeführt werden müssen.In order to remove the soiling on the heating surfaces, a variety of cleaning procedures are used, which must be carried out during operation of the boiler system or outside the operating times of the boiler system.

Während des Betriebes kann die Kesselanlage mittels des Blasreinigungsverfahrens, eines Rüttlers, des Schallverfahrens oder eines Volumenstroms an Kugeln gereinigt werden. Zeigt sich jedoch, dass die Verschmutzungen so voluminös und/oder so widerstandsfähig gegen die eingesetzten Reinigungsverfahren sind, dass die Verschmutzungen im Wesentlichen weiterhin an den Heizflächen verbleiben, muss die Kesselanlage außer Betrieb gesetzt werden und die Verschmutzungen müssen mittels mechanischer Verfahren im trockenen oder nassen Zustand oder auch mittels chemischer Verfahren entfernt werden. Die Reinigung der Kesselanlage während ihres Betriebes und erst recht das Herunterfahren der Kesselanlage zwecks Reinigung führen dazu, dass die Kesselanlage nicht im Volllastbetrieb genutzt werden kann, so dass dem Betreiber der Kesselanlage einerseits durch das jeweilige Reinigungsverfahren und andererseits durch eine geringere Leistung der Kesselanlage ein finanzieller Nachteil entsteht.During operation, the boiler system can be cleaned by means of the blow-cleaning method, a vibrator, the sound method or a volume flow of balls. However, if it becomes apparent that the contaminants are so bulky and / or so resistant to the cleaning methods used that the contaminants remain essentially on the heating surfaces, the boiler system must be shut down and the soils must be dry or wet by mechanical means or also be removed by means of chemical processes. The cleaning of the boiler system during its operation and even more the shutdown of the boiler system for cleaning cause the boiler system can not be used at full load, so that the operator of the boiler system on the one hand by the respective cleaning process and on the other hand by a lower performance of the boiler system a financial Disadvantage arises.

Die EP 0 745 807 B1 lehrt einen Dampferzeuger mit einem dem Feuerraum nachgeschalteten Strahlungsteil und einem sich daran anschliessenden konvektiven Teil, letzterer im Wesentlichen bestehend aus rauchgasseitig hintereinandergeschalteten Berührungswärmetauscher, Überhitzer und Economizer, welcher zur direkten selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Kehrrichtverbrennungsanlagen eingesetzt wird, wobei der NOx-Katalysator direkt mit den heissen Rauchgasen beschickt wird, also in der Schaltung vor dem Wäscher angeordnet ist. Die im Dampferzeuger dem Economizer vor dem Katalysator vorgelagerten Bauteile, wie Überhitzer, Berührungswärmeerzeuger, Leerzüge, sind so ausgelegt, dass im Betriebsfall „Teillast sauber“ die Eintrittstemperatur des Rauchgases in den Economizer vor dem Katalysator grösser/gleich der Betriebstemperatur des Katalysators ist.The EP 0 745 807 B1 teaches a steam generator with a radiation part downstream of the combustion chamber and a subsequent convective part, the latter consisting essentially of flue gas side by side contact heat exchanger, superheater and economizer, which is used for the direct selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of waste incineration plants, the NOx catalyst is charged directly with the hot flue gases, that is arranged in the circuit in front of the scrubber. The components upstream of the economizer in the steam generator, such as superheaters, contact heat generators, empty ducts, are designed such that in the operating condition "partial load clean" the inlet temperature of the flue gas into the economizer upstream of the catalytic converter is greater than or equal to the operating temperature of the catalytic converter.

Aus DE 4403322 A1 ist ein stehender Abhitzekessel bekannt, der senkrechte, von Rauchgas durchströmte Rauchrohre mit nach innen gerichteten Dellen aufweist, die in zwei auf Abstand gehaltene Rohrböden eingesetzt sind. An den Abhitzekessel ist eine Kugelregenanlage angeschlossen, deren Kugelzufuhr oberhalb des oberen Rohrbodens und deren Kugelabzug unterhalb des unteren Rohrbodens angeordnet ist. Die Kugeln verspringen an den Dellen, während sie durch die Rauchrohre fallen. Dadurch treffen die Kugeln immer wieder gegen die Rohrinnenwand und beseitigen durch Schlagwirkung die vorhandenen Staubablagerungen. Durch die Verwendung und Anordnung der Dellen wird es daher möglich, Rauchrohre mit Hilfe von Kugelregenanlagen intensiver abzureinigen.Out DE 4403322 A1 a stationary waste heat boiler is known, which has vertical flue gas flowing through flue pipes with inwardly directed dents, which are inserted into two spaced tube sheets. To the waste heat boiler a ball rain system is connected, the ball feed is arranged above the upper tube plate and their ball trigger below the lower tube plate. The balls pop off the dents as they fall through the flue pipes. As a result, the balls hit again and again against the pipe inner wall and eliminate by impact the existing dust deposits. Due to the use and arrangement of the dents, it is therefore possible to purify flue pipes more intensively with the aid of ball rain systems.

Zur Erläuterung des weiteren Standes der Technik wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. In den 1 und 2 ist ein herkömmliches Glattrohr dargestellt, welches in Kesselanlagen, wie zum Beispiel Heizkesseln, einen Teil einer Heizfläche der Kesselanlage ausbildet. Es ist ersichtlich, dass das Glattrohr 1 im Wesentlichen eine glatte Außenseite 21 aufweist. Das Glattrohr 1 grenzt dabei den Abgas-Abzugsraum 10, oder auch stattdessen einen Brennraum, gegenüber einem Raum 50 im Inneren des Glattrohres 1 ab, in dem sich das Wärmeübertragungsfluid 60 befindet. Wie in 2 dargestellt, bildet sich bei in Pfeilrichtung anströmenden Abgas 2 bzw. Rauchgas an der Außenseite 21 des Glattrohres 1 eine turbulente Schicht 3 aus. Dies ist bedingt durch die kreisrunde Querschnittsform des Glattrohres 1. Trotzdem treffen hier die Partikel des Abgases 2 noch mit derart hoher kinetischer Energie auf die Außenseite 21 des Glattrohres 1, das sie dort anhaften. Dies führt zu relativ starker Verschmutzung bzw. hohen Aufwand, die Verschmutzungsablagerungen zu beseitigen.To explain the further prior art is on the 1 and 2 Referenced. In the 1 and 2 a conventional smooth tube is shown, which forms in boiler systems, such as boilers, a part of a heating surface of the boiler system. It can be seen that the smooth tube 1 essentially a smooth outside 21 having. The smooth tube 1 Limits the exhaust fume hood 10 , or instead a combustion chamber, opposite a room 50 inside the smooth tube 1 in which the heat transfer fluid 60 located. As in 2 shown formed at flowing in the direction of arrow exhaust gas 2 or flue gas on the outside 21 of the smooth tube 1 a turbulent layer 3 out. This is due to the circular cross-sectional shape of the smooth tube 1 , Nevertheless, the particles meet here the exhaust gas 2 still with such high kinetic energy on the outside 21 of the smooth tube 1 They cling there. This leads to relatively heavy pollution or high effort to eliminate the soiling deposits.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kesselanlage sowie ein Verfahren zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides zur Verfügung zu stellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise die Nutzung der im Kessel bei der Verbrennung zur Verfügung gestellten Wärme zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides ermöglicht.The invention is therefore based on the object to provide a boiler system and a method for heating a heat transfer fluid available, which allows the use of the heat provided in the boiler during combustion for heating a heat transfer fluid in a simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kesselanlage nach Anspruch 1 und durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kesselanlage sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides ist im Unteranspruch 6 angegeben.This object is achieved by the boiler system according to the invention 1 and by the inventive method for heating a heat transfer fluid according to claim 5 solved. Advantageous embodiments of the boiler system are in the dependent claims 2 to 4 specified. An advantageous embodiment of the method according to the invention for heating a heat transfer fluid is in the dependent claim 6 specified.

Die erfindungsgemäße Kesselanlage dient zur Verbrennung wenigstens eines Brennstoffes und zur zumindest anteiligen Übertragung der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme auf einen Wärmeübertragungsfluid, wobei die Kesselanlage wenigstens eine Heizfläche umfasst, die einen Raum, der vom Wärmeübertragungsfluid durchströmbar oder durchströmt ist, gegenüber einen Brennraum und/oder einen Abgas-Abzugsraum der Kesselanlage zumindest bereichsweise abgrenzt und zur Übertragung von bei der Verbrennung freigesetzter Wärme auf das Wärmeübertragungsfluid eingerichtet ist. Die Heizflächen weisen an ihrer dem Brennraum bzw. dem Abgas-Abzugsraum zugewandten Seite eine Mehrzahl von strukturiert angeordneten konkaven Formelementen auf. Die Heizfläche ist dabei durch wenigstens ein Rohr, vorzugsweise durch mehrere Rohre ausgebildet, wobei das Rohr bzw. die Rohre vom Wärmeübertragungsfluid durchströmbar oder durchströmt sind. Das jeweilige Rohr weist an seiner Außenseite die Mehrzahl von strukturiert angeordneten konkaven Formelementen auf. Der Einsatz derartiger Strukturen in Heizflächen und insbesondere in Rohrheizflächen trägt dazu bei, dass sich weniger Verschmutzungspartikel an der Heizfläche anlagern.The boiler system according to the invention is used for combustion of at least one fuel and for at least partially transferring the heat released during combustion to a heat transfer fluid, wherein the boiler system comprises at least one heating surface, which is a space which is flowed through or flowed through by the heat transfer fluid to a combustion chamber and / or an exhaust gas discharge chamber of the boiler system at least partially demarcated and is set up for the transmission of heat released during combustion to the heat transfer fluid. The heating surfaces have on their side facing the combustion chamber or the exhaust gas exhaust space on a plurality of structured arranged concave mold elements. The heating surface is formed by at least one tube, preferably by a plurality of tubes, wherein the tube or tubes are flowed through or flowed through by the heat transfer fluid. The respective tube has on its outside the plurality of structured arranged concave mold elements. The use of such structures in heating surfaces and in particular in tubular heating surfaces helps to ensure that less soiling particles accumulate on the heating surface.

Im Vergleich zu herkömmlichen Glattrohren, die ohne die konkaven Formelemente ausgeführt sind, erzeugen die erfindungsgemäß eingesetzten konvexen Formelemente in der Heizfläche, insbesondere wenn die Heizfläche durch ein oder mehrere Rohre ausgebildet ist, eine turbulente Schicht an der Heizfläche bzw. um das Rohr herum, so dass die Aufprallgeschwindigkeit der Verschmutzungspartikel, wie zum Beispiel Aschepartikel, auf die Heizfläche stark verlangsamt wird. Dadurch kommt es zu einer lockeren Staubkonsistenz an der Heizfläche, die mittels herkömmlicher Reinigungsverfahren, die beim Betrieb der Kesselanlage kostengünstig durchführbar sind, entfernt werden können. Somit lässt sich in einfacher und flexibler Weise die Verschmutzungsneigung der Heizfläche verringern bzw. eine Verschmutzung an der Heizfläche entfernen.Compared to conventional smooth tubes, which are embodied without the concave shaped elements, the convex shaped elements used according to the invention in the heating surface, in particular when the heating surface is formed by one or more tubes, produce a turbulent layer on the heating surface or around the tube that the impact velocity of the soiling particles, such as ash particles, on the heating surface is greatly slowed down. This leads to a loose dust consistency on the heating surface, which can be removed by means of conventional cleaning methods that are inexpensive to carry out during operation of the boiler system. Thus, the tendency to fouling of the heating surface can be reduced in a simple and flexible manner or a contamination on the heating surface can be removed.

Eine alternative Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rohr bzw. die Rohre in einem Winkel von 90° zur Strömungsrichtung eines an der Heizfläche abziehenden Abgases angeordnet sind.An alternative embodiment is provided that the tube or tubes are arranged at an angle of 90 ° to the flow direction of an exhaust gas which is drawn off from the heating surface.

Das heißt, dass die Kesselanlage derart ausgestaltet ist, dass das Rohr bzw. die Rohre im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung eines abziehenden Abgases angeordnet sind. Die Kesselanlage ist dabei derart eingerichtet, dass bei der Verbrennung entstehendes Abgas in ihr abziehen kann.Quer zu dieser Abzugsrichtung sind die Rohre angeordnet.This means that the boiler system is designed such that the tube or the tubes are arranged substantially transversely to the flow direction of a withdrawing exhaust gas. The boiler system is set up in such a way that exhaust gas produced during combustion can be drawn off from it. The tubes are arranged to this extraction direction.

Die Querschnittsfläche eines konkaven Formelements ist durch eine bogenförmige Kante sowie eine an die bogenförmige Kante angeschlossene gerade Kante begrenzt, wobei diese Kante in die Oberfläche übergeht, so dass das konvexe Formelement im Querschnitt die Form eines halben typischen Tropfenprofils hat.The cross-sectional area of a concave mold element is delimited by an arcuate edge and a straight edge connected to the arcuate edge, this edge merging into the surface so that the convex shaped element has the shape of a half typical droplet profile in cross-section.

Ein jeweiliges Rohr sollte dabei einen Außendurchmesser von 12 mm bis 220 mm aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass Rohre mit Außendurchmesser von 70 mm bis 120 mm, insbesondere mit 80 mm, in einfacher und kostengünstiger Weise zu reinigen sind bzw. geringste Verschmutzungsneigung aufweisen.A respective tube should have an outer diameter of 12 mm to 220 mm. It has been found that tubes with an outer diameter of 70 mm to 120 mm, in particular 80 mm, in a simple and cost-effective manner to clean or have the lowest tendency to fouling.

Die Tiefe eines jeweiligen konkaven Formelementes sollte bis zu 1/6 des Außendurchmessers des Rohres und die Breite eines jeweiligen konkaven Formelementes bis zu 1/3 des Außendurchmessers des Rohres betragen. Die Tiefe ist dabei der maximale Abstand der äußeren Oberfläche des konkaven Formelementes in Bezug zur Ebene der Oberfläche des Rohres, von der sich das konkave Formelement erstreckt. Die Breite ist dabei der maximale Abstand der Begrenzungskanten des konkaven Formelementes in der Ebene der Rohroberfläche, von der aus sich das konkave Formelement erstreckt. Die Länge des jeweiligen konkaven Formelements ist dabei senkrecht zu ihrer Breite zu messen und ist vorzugsweise 1,2 bis 1,8 mal so groß wie die Breite.The depth of a respective concave mold element should be up to 1/6 of the outer diameter of the tube and the width of a respective concave mold element up to 1/3 of the outer diameter of the tube. The depth is the maximum distance of the outer surface of the concave mold element with respect to the plane of the surface of the tube from which extends the concave mold element. The width is the maximum distance of the boundary edges of the concave mold element in the plane of the tube surface, from which extends the concave mold element. The length of each concave Formulas is to measure perpendicular to their width and is preferably 1.2 to 1.8 times as large as the width.

In besonderer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu der Struktur aus konvexen Formelementen die Heizfläche an ihrer dem Brennrohr bzw. dem Abgas-Abzugsraum zugewandten Seite eine Mehrzahl von strukturiert angeordneten konvexen Formelementen aufweist. Die Form und die Maße dieser konvexen Formelemente sind in Querschnitt im Wesentlichen genauso auszuführen wie die der konkaven Formelemente.In a particular embodiment, it is provided that, in addition to the structure of convex shaped elements, the heating surface has on its side facing the combustion tube or the exhaust gas discharge space a plurality of structured convex shaped elements. The shape and dimensions of these convex mold elements are to be carried out in cross-section substantially the same as that of the concave mold elements.

In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kesselanlage ist vorgesehen, dass die Heizfläche wenigstens ein Paneel umfasst bzw. ein solches ausbildet, welches an seiner dem Brennraum bzw. dem Abgas-Abzugsraum zugewandten Seite die Mehrzahl von strukturiert angeordneten konkaven Formelementen aufweist. Dabei bildet das Paneel eine im Wesentlichen gerade Ebene aus, in der die konkaven Formelemente ausgeprägt sind. Das Paneel bzw. die Heizfläche ist dabei aus einem üblichen metallischen Werkstoff hergestellt. Auch in dieser Ausführungsform bedingen die konkaven Formelemente turbulente Strömungen an der Oberfläche der Heizfläche, so dass die Verschmutzungsneigung verringert wird bzw. anhaftende Verschmutzungen leichter gelöst werden können.In another embodiment of the boiler system according to the invention, it is provided that the heating surface comprises or forms at least one panel which has on its side facing the combustion chamber or the exhaust gas exhaust space the plurality of concave shaped elements arranged in a structured manner. In this case, the panel forms a substantially straight plane, in which the concave shape elements are pronounced. The panel or the heating surface is made of a conventional metallic material. Also in this embodiment, the concave mold elements cause turbulent flows on the surface of the heating surface, so that the tendency to fouling is reduced or adhering dirt can be easily solved.

In den genannten Ausführungsformen können die konkaven Formelemente in Reihe angeordnet sein, wobei die konkaven Formelemente benachbarter paralleler Reihen in Richtung der Längserstreckung der Reihen entweder gleiche oder unterschiedliche Entfernungsmaße aufweisen. Mit den Entfernungsmaßen sind hier die Koordinatenwerte der jeweiligen konkaven Formelemente in Laufrichtung der Längserstreckung der jeweiligen Reihe gemeint. Das heißt, dass zwei konkave Formelemente von zwei benachbarten Reihen bei deren senkrechter Ausrichtung dieselbe Höhe haben oder in ihrer Höhe versetzt zueinander angeordnet sind. Bei versetzter Anordnung kann jedoch die Höhe von konkaven Formelementen jeder zweiten Reihe gleich sein.In said embodiments, the concave mold elements may be arranged in series, the concave mold elements of adjacent parallel rows having either equal or different distance dimensions in the direction of the longitudinal extent of the rows. The distance measures here mean the coordinate values of the respective concave form elements in the direction of the longitudinal extent of the respective row. This means that two concave shaped elements of two adjacent rows have the same height in their vertical alignment or offset in height from one another. In staggered arrangement, however, the height of concave mold elements of every other row may be the same.

Bei Ausführung der Heizfläche durch ein oder mehrere Rohre kann das jeweilige Rohr an seiner Außenseite bevorzugt an dem dem Brennraum bzw. dem Abgas-Abzugsraum zugewandten Bereich, eine oder auch mehrere Reihen von konkaven Formelementen aufweisen, wobei eine jeweilige Reihe im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung des Rohres verläuft.When the heating surface is embodied by one or more tubes, the respective tube may preferably have one or even a plurality of rows of concave shaped elements on its outer side on the region facing the combustion chamber or the exhaust gas exhaust space, a respective row being substantially parallel to the longitudinal direction of extension of the Pipe runs.

Es wird weiterhin erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides zur Verfügung gestellt, bei dem mittels der erfindungsgemäßen Kesselanlage wenigstens ein Brennstoff verbrannt wird und die bei der Verbrennung frei gesetzte Wärme zumindest anteilig über die Heizfläche der Kesselanlage auf das Wärmeübertragungsfluid übertragen wird. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Kesselanlage derart ausgeführt ist, dass sie zu geringer Verschmutzung neigt bzw. in einfacher und kostengünstiger Weise gesäubert werden kann, lässt sich ein Wärmeübertragungsfluid mittels der erfindungsgemäßen Kesselanlage effizient erwärmen.There is further provided according to the invention a method for heating a heat transfer fluid, wherein at least one fuel is burned by means of the boiler system according to the invention and the heat released during combustion is at least partially transferred via the heating surface of the boiler system to the heat transfer fluid. Characterized in that the boiler system according to the invention is designed such that it tends to low pollution or can be cleaned in a simple and cost-effective manner, a heat transfer fluid can be heated efficiently by means of the boiler system according to the invention.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Heizfläche der Kesselanlage mit Klopfen oder Schallverfahren gereinigt wird. Der Reinigung mittels Klopfen oder Schallverfahren wird vorzugsweise beim Betrieb der Kesselanlage, also bei Verbrennung eines Brennstoffes und Erwärmung eines Wärmeübertragungsfluides realisiert.It is preferably provided that the heating surface of the boiler system is cleaned with a knock or sound method. The cleaning by means of knocking or sound method is preferably realized during operation of the boiler system, ie combustion of a fuel and heating of a heat transfer fluid.

Die Erfindung wird an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will be explained with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

Auf die 1 und 2 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen.On the 1 and 2 has already been referred to the explanation of the prior art.

Erfindungsgemäß wird z.B. eine Heizfläche einer Kesselanlage zur Verfügung gestellt, die beispielhaft ein oder mehrere der in den 3 und 4 dargestellten Strukturrohre 20 umfasst. Insbesondere aus 4 ist ersichtlich, dass bei Anströmung des Abgases 2 bzw. Rauchgases sich eine turbulente Schicht 3 ausbildet, die ein weitaus größeres Volumen aufweist als die turbulente Schicht an einem Glattrohr wie in 2 dargestellt. Diese voluminöse turbulente Schicht 3 resultiert aus mehreren am Strukturrohr 20 angeordneten konkaven Formelementen 23, die in der Heizfläche 22, die durch das Strukturrohr 20 oder auch mehrere Strukturrohre 20 ausgebildet ist, angeordnet sind. Die konkaven Formelemente 23 bilden relativ starke Turbulenzen 4 aus, die verhindern, dass die Partikel des Abgases 2 mit hoher kinetischer Energie auf die Außenseite 21 des Strukturrohres 20 bzw. auf die Heizfläche 22 treffen. Dies führt dazu, dass das Strukturrohr 20 eine relativ geringe Verschmutzungsschicht aufweist bzw. mit geringen Kosten während des Betriebes der Kesselanlage gereinigt werden kann, so dass im Abgas 2 bzw. im Rauchgas enthaltene Wärme effizient auf das Wärmeübertragungsfluid 60 im vom Strukturrohr 20 gebildeten Raum 50 übertragbar ist.According to the invention, for example, a heating surface of a boiler system is provided which exemplifies one or more of the in the 3 and 4 illustrated structural tubes 20 includes. In particular from 4 it can be seen that when the exhaust gas flows 2 or flue gas is a turbulent layer 3 Forming, which has a much larger volume than the turbulent layer on a smooth tube as in 2 shown. This voluminous turbulent layer 3 results from several on the structure tube 20 arranged concave mold elements 23 in the heating area 22 passing through the structural tube 20 or several structural tubes 20 is formed, are arranged. The concave form elements 23 form relatively strong turbulence 4 out, which prevent the particles of exhaust gas 2 with high kinetic energy on the outside 21 of the structure tube 20 or on the heating surface 22 to meet. This causes the structural tube 20 has a relatively low contamination layer or can be cleaned at low cost during operation of the boiler system, so that in the exhaust 2 or in the flue gas contained heat efficiently on the heat transfer fluid 60 in from the structure tube 20 formed space 50 is transferable.

Dabei können die konkaven Formelemente am Strukturrohr 20 in mehreren Reihen angeordnet sein, wie zum Beispiel aus einer Zusammenschau der 3 und 4 ersichtlich ist, bei denen die einzelnen Reihen von konkaven Formelementen 23 im Wesentlichen um 90° versetzt am Umfang des Strukturrohres 20 angeordnet sind.In this case, the concave mold elements on the structure tube 20 be arranged in several rows, such as from a synopsis of 3 and 4 it can be seen in which the individual rows of concave mold elements 23 essentially offset by 90 ° on the circumference of the structure tube 20 are arranged.

Wie insbesondere in 3 deutlich erkennbar ist, kann dabei eine erste Reihenanordnung 30 an der in 3 dargestellten Oberseite realisiert sein und eine zweite Reihenanordnung 40 an der Seite des Strukturrohres 20 realisiert sein. Dabei sind die einzelnen konkaven Formelemente 23 der Reihenanordnungen 30, 40 derart positioniert, dass die konkaven Formelemente 23 ein jeweils unterschiedliches Entfernungsmaß in Richtung der Längserstreckung des Strukturrohres 20 haben. Ersichtlich ist auch, dass die konkaven Formelemente 23 von am Umfang des Strukturrohrs 20 einander gegenüberliegend angeordneten Reihenanordnungen im Wesentlichen dasselbe Erstreckungsmaß aufweisen können.As in particular in 3 is clearly visible, it can be a first series arrangement 30 at the in 3 be realized shown top and a second series arrangement 40 on the side of the structure tube 20 be realized. The individual concave form elements are 23 the row arrangements 30 . 40 positioned so that the concave mold elements 23 in each case a different distance measure in the direction of the longitudinal extent of the structure tube 20 to have. It is also evident that the concave form elements 23 from on the circumference of the structure tube 20 can have substantially the same extent of extension arranged opposite each other row arrangements.

Die konkaven Formelemente 23 können dabei derart ausgeführt sein, dass sie wie in 3 dargestellt in Draufsicht eine im Wesentlichen ellipsenförmige Projektionsfläche aufweisen. In dieser Ausgestaltung haben sie auch in einem Querschnitt quer zur Längserstreckungsrichtung des Strukturrohres 20 eine Projektionsfläche, die eine Kreissegmentfläche oder eine Ellipsen-Segmentfläche ist. Vorzugsweise ist dabei die Länge I eines konkaven Formelementes 23 größer als dessen Breite B. Die Tiefe t eines konkaven Formelementes ist dabei den Dimensionen seiner Breite t und Länge I angepasst.The concave form elements 23 can be designed such that they as in 3 shown in plan view have a substantially elliptical projection surface. In this embodiment, they also have a cross-section transverse to the longitudinal direction of the structure of the tube 20 a projection surface that is a circular segment surface or an ellipse segment surface. Preferably, the length is 1 of a concave mold element 23 greater than its width B. The depth t of a concave shaped element is adapted to the dimensions of its width t and length I.

In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann das jeweilige konvexe Formelement 23 auch derart ausgeführt sein, dass es in seiner Draufsicht im Wesentlichen die Form eines Tropfens hat. Dabei ergibt sich die Form eines Tragflächenprofils bzw. eines halben Tropfens in der Projektionsfläche des konkaven Formelementes im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Strukturrohres 20. In einer solchen Ausführung hat das konvexe Formelement 23 somit keine symmetrische Form mehr, sondern wird im Querschnitt durch eine bogenförmige Kante sowie eine an die bogenförmige Kante im Wesentlichen linear anschließende Kante begrenzt. Insbesondere diese Form eines konkaven Formelementes 23 verhindert in Abhängigkeit von der Anströmungsrichtung des Abgases 2 effektiv die Ablagerung von Verschmutzungen.In an embodiment not shown here, the respective convex shaped element 23 also be designed such that it has in its plan view substantially the shape of a drop. In this case, the shape of an airfoil profile or a half drop in the projection surface of the concave mold element results in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the structure of the tube 20 , In such an embodiment, the convex shape element 23 thus no longer a symmetrical shape, but is limited in cross-section by an arcuate edge and a substantially linearly adjoining the arcuate edge edge. In particular, this form of a concave molding element 23 prevents depending on the direction of flow of the exhaust gas 2 effectively the deposition of contaminants.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Glattrohrsmooth tube 11 Abgasexhaust 22 turbulente Schichtturbulent layer 33 Turbulenzturbulence 44 Abgas-AbzugsraumExhaust gas discharge space 1010 Strukturrohrstructure pipe 2020 Außenseiteoutside 2121 Heizflächeheating surface 2222 konkaves Formelementconcave shape element 2323 erste Reihenanordnungfirst row arrangement 3030 zweite Reihenanordnungsecond series arrangement 4040 Raumroom 5050 WärmeübertragungsfluidHeat transfer fluid 6060 Tiefedepth tt Breitewidth bb Längelength II Entfernungsmaßof distance ss

Claims

A boiler plant for combusting at least one fuel and at least partially transferring the heat released during combustion to a heat transfer fluid (60), comprising at least one heating surface (22), which has a space (50) through which the heat transfer fluid (60) flows or flows is, at least partially demarcated from a combustion chamber and / or an exhaust gas discharge space (10) of the boiler plant and adapted to transfer of heat released during combustion to the heat transfer fluid (60), wherein the heating surface (22) at its the combustion chamber and / or the exhaust gas discharge chamber (10) facing side has a plurality of structured arranged concave mold elements (23), and wherein the heating surface (22) is formed by at least one tube (20) through which the heat transfer fluid (60) can flow or flows through, wherein the tube (20) has on its outer side (21) the plurality of structured concave shaped elements (23), characterized in that the tube (20) or the tubes (20) at an angle of 90 ° to the flow direction of an the heating surface (22) exhaust gas exhausting are arranged and wherein the cross-sectional area of a concave shaped element by an arcuate edge and one of the arcuate edge connected straight edge is limited, wherein this edge merges into the surface, so that the convex shaped element in cross section has the shape of a half typical drop profile.

Boiler plant after Claim 1 , characterized in that the tube (20) has an outer diameter of 12 mm to 220 mm.

Boiler plant according to one of the preceding claims, characterized in that the depth (t) of a respective concave mold element (23) up to 1/6 of the outer diameter of the tube (20) and the width (b) of a respective concave mold element (23) up to 1/3 of the outer diameter of the tube (20).

Boiler plant according to one of the preceding claims, characterized in that the concave mold elements (23) are arranged in series, wherein concave mold elements (23) of adjacent parallel rows in the direction of the longitudinal extent of the rows (i) have the same distance dimensions (s), so that they have the same coordinate values in the running direction of the longitudinal extent, or have different distance dimensions (s), so that they have different coordinate values in the running direction of the longitudinal extent.

Process for heating a heat transfer fluid, in which by means of the boiler plant according to one of Claims 1 to 4 at least one fuel is burned and the heat released during the combustion is at least partially transferred via the heating surface (22) of the boiler system to the heat transfer fluid (60).

Method for heating a heat transfer fluid after Claim 5 , characterized in that the heating surface (22) is cleaned with a knock or sound method.